Wszyscy chcą tunelu czasoprzestrzennego. Mam na myśli, kto chce zawracać sobie głowę podróżowaniem długimi i powolnymi trasami we wszechświecie, zabierając dziesiątki tysięcy lat, by dotrzeć do kolejnej nudnej gwiazdy? Nie wtedy, gdy możesz zajrzeć do najbliższego otworu tunelu czasoprzestrzennego, wybrać się na krótki spacer i skończyć w jakimś egzotycznym odległym zakątku wszechświata.
Istnieje jednak niewielka trudność techniczna: tunele czasoprzestrzenne, które wyginają się w czasoprzestrzeni tak bardzo, że tworzy się tunel skrótu, są katastrofalnie niestabilne. W chwili, gdy wysyłasz pojedynczy foton w dół dziury, zapada się szybciej niż prędkość światła.
Ale najnowszy artykuł, opublikowany w czasopiśmie arXiv w dniu 29 lipca, znalazł sposób na zbudowanie prawie stałego tunelu czasoprzestrzennego, który się zawala, ale jest wystarczająco wolny, aby wysyłać wiadomości - i potencjalnie nawet rzeczy - w dół, zanim się rozdzieli. . Wszystko czego potrzebujesz to kilka czarnych dziur i kilka nieskończenie długich kosmicznych strun.
Bułka z masłem.
Problem z tunelem czasoprzestrzennym
Zasadniczo zbudowanie tunelu czasoprzestrzennego jest dość proste. Według teorii ogólnej teorii względności Einsteina masa i energia wypaczają strukturę czasoprzestrzeni. A szczególna konfiguracja materii i energii pozwala na utworzenie tunelu, skrótu między dwiema, w przeciwnym razie odległymi częściami wszechświata.
Niestety, nawet na papierze tunele czasoprzestrzenne są fantastycznie niestabilne. Nawet pojedynczy foton przechodzący przez tunel czasoprzestrzenny powoduje katastrofalną kaskadę, która rozrywa tunel czasoprzestrzenny. Jednak zdrowa dawka masy ujemnej - tak, to materia, ale o przeciwnej wadze - może przeciwdziałać destabilizującym efektom regularnej materii próbującej przedostać się przez tunel czasoprzestrzenny, dzięki czemu może się on przemieszczać.
OK, materia z ujemną masą nie istnieje, więc potrzebujemy nowego planu.
Zacznijmy od samego tunelu czasoprzestrzennego. Potrzebujemy wejścia i wyjścia. Teoretycznie możliwe jest połączenie czarnej dziury (obszar przestrzeni, w którym nic nie może uciec) z białą dziurą (teoretyczny obszar przestrzeni, w którym nic nie może wejść). Kiedy te dwa dziwne stworzenia łączą się, tworzą zupełnie nową rzecz: tunel czasoprzestrzenny. Możesz więc wskoczyć na oba końce tego tunelu i zamiast zostać zmiażdżonym w zapomnienie, po prostu nieszkodliwie walca z drugiej strony.
Och, ale białe dziury też nie istnieją. Człowieku, robi się to trudne.
Naładuj to
Ponieważ białe dziury nie istnieją, potrzebujemy nowego planu. Na szczęście pewna sprytna matematyka ujawnia możliwą odpowiedź: naładowaną czarną dziurę. Czarne dziury mogą przenosić ładunek elektryczny (nie jest to powszechne ze względu na sposób, w jaki powstają naturalnie, ale weźmiemy to, co możemy uzyskać). Wnętrze naładowanej czarnej dziury jest dziwnym miejscem, z normalną punktową osobliwością czarnej dziury rozciągniętej i zniekształconej, co pozwala jej utworzyć most do innej przeciwnie naładowanej czarnej dziury.
Voila: tunel czasoprzestrzenny, wykorzystujący tylko rzeczy, które mogą istnieć.
Ale ten tunel czasoprzestrzenny przez naładowane czarne dziury ma dwa problemy. Po pierwsze, nadal jest niestabilny, a jeśli coś lub ktoś faktycznie spróbuje go użyć, rozpada się. Drugim jest to, że dwie przeciwnie naładowane czarne dziury zostaną przyciągnięte do siebie - zarówno przez siły grawitacyjne, jak i elektryczne - a jeśli spadną razem, otrzymasz tylko jedną, dużą, neutralnie naładowaną i zupełnie bezużyteczną czarną dziurę.
Połóż na nim kosmiczny łuk
Aby to wszystko działało, musimy upewnić się, że dwie naładowane czarne dziury pozostają bezpiecznie daleko od siebie i upewnij się, że tunel tunelu czasoprzestrzennego może się otworzyć. Potencjalne rozwiązanie: kosmiczne struny.
Kosmiczne struny są defektami teoretycznymi, podobnymi do pęknięć, które powstają, gdy lód zamarza, w materiale czasoprzestrzeni. Te kosmiczne resztki powstały we wczesnych, gorących dniach pierwszych ułamków sekundy po Wielkim Wybuchu. Są to naprawdę egzotyczne obiekty, nie szersze niż proton, ale o jeden cal długości przewyższający Mount Everest. Nigdy nie chcesz sam się z nim spotkać, ponieważ przecięliby cię na pół jak kosmiczny miecz świetlny, ale nie musisz się zbytnio przejmować, ponieważ nie jesteśmy nawet pewni, że istnieją, i nigdy nie widzieliśmy takiego w środku wszechświat.
Mimo to nie ma powodu, dla którego nie mogą istnieć, więc są uczciwą grą.
Mają kolejną bardzo przydatną właściwość, jeśli chodzi o tunele czasoprzestrzenne: ogromne napięcie. Innymi słowy, naprawdę nie lubią, gdy się je popycha. Jeśli nawleczymy tunel czasoprzestrzenny kosmicznym sznurkiem i pozwolimy, aby sznur przeszedł wzdłuż zewnętrznych krawędzi czarnych dziur i rozciągnął się z dowolnego końca do nieskończoności, wówczas napięcie sznurka zapobiega przyciągnięciu naładowanych czarnych dziur do siebie, trzymając dwa końce tunelu czasoprzestrzennego z dala od siebie. Zasadniczo odległe końce kosmicznego sznurka działają jak dwie przeciwne drużyny przeciągania liny, powstrzymując czarne dziury.
Łagodzenie drżenia
Jeden kosmiczny sznurek rozwiązuje jeden z problemów (utrzymywanie otwartych końców), ale nie zapobiega zawaleniu się samego tunelu czasoprzestrzennego, jeśli rzeczywiście chcesz go użyć. Więc wrzućmy kolejny kosmiczny sznurek, również nawlekając tunel czasoprzestrzenny, ale także zapętlając go przez normalną przestrzeń między dwiema czarnymi dziurami.
Kiedy kosmiczne struny są zamknięte w pętli, poruszają się - bardzo często. Wibracje te wzbudzają wokół siebie tkankę czasoprzestrzeni, a gdy zostaną odpowiednio dostrojone, wibracje mogą spowodować, że energia przestrzeni w ich pobliżu spadnie do ujemnej, skutecznie działając jak ujemna masa w tunelu czasoprzestrzennym, potencjalnie ją stabilizując.
Wydaje się to trochę skomplikowane, ale w ostatnim artykule zespół fizyków teoretycznych udzielił instrukcji krok po kroku dotyczących budowy takiego tunelu czasoprzestrzennego. To nie jest idealne rozwiązanie: ostatecznie nieodłączne wibracje kosmicznych strun - te same, które mogą utrzymywać tunel czasoprzestrzenny otwarty - przyciągają energię, a zatem masę, z dala od struny, czyniąc ją coraz mniejszą. Zasadniczo z biegiem czasu kosmiczne struny poruszają się w zapomnienie, a całkowite zawalenie się tunelu czasoprzestrzennego znajduje się niedaleko. Ale zatkany tunel czasoprzestrzenny może pozostawać stabilny wystarczająco długo, aby pozwolić wiadomościom, a nawet przedmiotom, przemieścić się tunelem i faktycznie nie umrzeć, co jest miłe.
Ale najpierw musimy znaleźć kosmiczne struny.
Paul M. Sutter jest astrofizykiem Ohio State University, gospodarzem Zapytaj kosmonautę i Radio kosmicznei autor Twoje miejsce we wszechświecie.
